N
N
θ
Fa V
A
G FH
W
V Fa
W FH θ
G
A
13
第一节 风对船舶运动的影响
2、船舶前进中受风转动规律
NH
Na
θ
V W
A
Fa
FH
G
V Fa
N
W FH θ
G
A
14
第一节 风对船舶运动的影响
3、船舶后退中受风转动规律
N θ
NH Na
Fa
A
G FH
VW
θ
G
Fa
FH
VWA
15
第一节 风对船舶运动的影响
4、风力与风压 1）风力指风对地面或海面影响程度的等级。 表示方法：蒲福风力等级0～12级。
2）风压指与风垂直的单位面积所受的压力。
表示方法：
q
1 2
a
Va2
式中：q — 风压强(N/m2) ρa — 空气密度(1.226kg/m3) Va — 相对风速(m/s)
5
第一节 风对船舶运动的影响
二、风压力及风压力矩
1船、舶X风所a 压受力F的a风 c力o可s用HqughAeTs公 C式a予X 以Y估a算：Fa sin q AL CaY
FaFa q CaX (a2AT cYoas22 AL sin 2 )
Na
θ
a
Ya
A
Fa
α Xa
式式中中：：ຫໍສະໝຸດ GCFqAAαaYCCTaLX为为为a为为为aa为aXY为风风相为为水水水风风压力对横纵线线线压压强系风向向以以以力力数（舷风风上上上在在；N角力力船船船y/xm；轴系系体体体轴2方数数所正侧）方向；；受投投；向的的影影的分风面面分量力积积量；（（（；Nmm）22））；；；
据
11
第一节 风对船舶运动的影响
四、风作用下的船舶转动 在风的作用下船舶既有平动运动的变化，也有转 动运动的变化。 ●影响因素： 风向、风速、受风面积、船舶运动状态及载态。 ●决定船舶运动状态的因素：
风压力中心A、船舶重心G和水动力中心W。
12
第一节 风对船舶运动的影响
1、船舶静止中受风转动规律
第四章 航行环境对操纵的影响
何谓航行环境？
自然环境
气象 水文
水域
第一节 风对船舶
风
运动的影响
雨
雾 潮汐
第二节 流对船舶 运动的影响
海流 波浪 航道宽度
第三节 受限 水域对船舶 运动的影响
水深
第四节 航行下沉 量及富余水深
1
第一节 风对船舶运动的影响
一、 风场概述顶风
00
N
1、风向和风速 00
风弦角
17
第一节 风对船舶运动的影响
1）前进中受风移速度
18
第一节 风对船舶运动的影响
2）静止中受风横移速度
停船时，船舶最终将以相对风向θ≈900的方 向漂移，其漂移速度由风压力Ya和水动力YH 达到相等来决定：
Ya YH
1 2
a
CaY
AL
Va2
1 2
CHY
Ld
v2
整理后得：
v
a
AL Ld
CaY CHY
五、风作用下的船舶漂移运动
静水中的船舶因风的直接作用 和水动力的间接作用而产生的 横向运动称为风致漂移。
θ
Vu β
1、风压差角
arctan v
u
G v
u — 风中船速在x轴上的分量；
v — 风中船速在y轴上的分量，
也称漂移速度；
16
第一节 风对船舶运动的影响
2、风作用下的横向漂移速度 船舶在风压力的横向分量的作用下，船舶的 横向运动状态将发生变化，产生横移速度即 漂移速度。 船舶在风中的漂移速度与船型、相对风速， 相对风向、水深和船速等因素有关。 一般情况下横向受风漂移速度最大，首尾受 风时漂移速度变化不大。
4、风压力矩
由于风力作用中心不在船中处，所以风压力的横 向分量Ya不但改变了船舶的横向运动状态，而且 还会对船舶产生力矩，该力矩称为风压力矩。
Na Ya xa Fa xa cos
Na q AL L CaN
式中：Na为风压力矩； xa为风压力中心距船中距离； L为船长； CaN为风压力矩系数；
风力作用中心指受风面积中心沿
纵向的位置。
θ1
风力作用中心一般以距船首的距
离a与两柱间船长L的比值a/L表 A1
θ2
示， a/L随风舷角的增大近似
呈线性增加，其值大约在0.3～
A2
A3 G
θ3
A4
0.8之间 。
A5
θ4
船舶平吃水时风力作用中心一般
位于船中前。压载，尾倾较大时，
θ5
可能位于船中后。
8
第一节 风对船舶运动的影响
为相对风舷角；
6
第一节 风对船舶运动的影响
2、风压力角
Na
θ
风压力Fa与船首尾线的夹角 ，称
为风压角。
a
tg Ya caY AL tg
X a caX AT
Ya
A
Fa
α Xa
G
岩井也给出一个估算式：
1
0.15
90
0.80 1
90
3
90o
7
第一节 风对船舶运动的影响
3、风压力中心位置
3
第一节 风对船舶运动的影响
3、真风与视风
真风指观测者静止时所测量到 的风向、风速。
视风指船舶的航向、航速与真 风的合成风。视风也叫相对风。
图中：Va — 相对风速 V — 船速 Vt — 真风速
θt — 真风向 θ — 视风向
根据矢量合成定理： Va = V + Vt
θ Va V θt Vt
4
第一节 风对船舶运动的影响
风向 — 指风的来向
NE 450
圆周表示法
风的特 征参数
表90示0 横方风法： 相对方位表示法
8 points 900
风速 — 指单位时间
1800 内空气在水平 顺风 方向上的位移 米/秒（m/s）
表示方法：
节（kn）
2
第一节 风对船舶运动的影响
2、定常风与非定常风 定常风指风向、风速不随时间空间发生变 化的风。—— 实际不存在。 非定常风指风向、风速随时间空间发生变 化的风。—— 实际风都是非定常风。 风速沿水面以上面积的垂向分布是不 均匀的。由下至上逐渐增大。
10
第一节 风对船舶运动的影响
2、风压系数的试验值
风压系数一般用船模风洞试验方法求取。
CaX
CWY
CWN
1.4
1.0
1.4
0.7
0.8
0.7
0.6
0
40
80
120
160
α
0
R
-0.7
0.4
0.2 -1.4
满载
0
40
80
120
160
α
0
R
-0.7 半载
-1.4
0
40
80 120
160
α
0
R
大连海事大学远洋实习船“育英”轮的试验数
Va
19
第一节 风对船舶运动的影响
敞水中受风横移速度可用下式估算：
9
第一节 风对船舶运动的影响
三、风压系数及其试验值
风压力系数和风压力矩系数统称为力矩系数。船型
一定时，风压系数和风弦角有关。
1、风压系数的表达
风压合力系数:
Ca
q ( AT
Fa
cos2
AL
sin 2 )
风压分 力系数:
CaX
Xa q AT
CaY
Ya q AL
CaN
Na q AL L